Beschreibung
Titel
Ventil, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung ausgebildet ist und der eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, einem Ventilschließkörper, der auf der Vorderseite des Ventilsitzes zum wahlweisen Öffnen und Schließen der
Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Positionierungsmittel, das den
Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz hält. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Ventils sowie eine hydraulische Kolbenpumpe und ein Fahrzeugbremssystem.
Hydraulische Kolbenpumpen, wie beispielsweise von Fahrzeugbremssystemen, weisen in der Regel als Ein- und Auslassventile Kugelventile auf, da diese relativ kostengünstig herzustellen sind. Ein solches Ventil in Form eines Kugelventils ist gewöhnlich in einem
Ventilgehäuse angeordnet, das auf einer Halterung eines in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolbens festgespannt ist. Das Einlassventil ist dazu
vorgesehen, dass Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens durch eine Einlassvorrichtung in einen Druckbereich im Inneren des Zylinders gesaugt werden kann. Durch das Auslassventil wird sodann das Fluid unter Druck aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
Das Ventilgehäuse ist in der Regel becherförmig als ein Käfig gestaltet, in dessen Inneren sich eine schraubenförmige Rückstellfeder befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper drängt. Der kugelförmige Schließkörper liegt dadurch an einem Ventilsitz an, der an der Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist.
Wenn der Kolben mittels einer Rückstellfeder aus dem Zylinder herausgedrückt wird, so wird also der Schließkörper des Einlassventils von dem Ventilsitz gegen die Kraft der Rückstellfeder abgehoben, da ein Unterdruck im Zylinder aufgebaut wird. Bei dieser Bewegung des Kolbens wird das Einlassventil geöffnet und Fluid wird über die Einlassvorrichtung in den Druckbereich gesaugt.
Wenn der Kolben in den Zylinder mittels eines Exzenters hineingedrückt wird, so schließt sich das Einlassventil und das Auslassventil wird geöffnet, indem dort der Schließkörper entgegen einer Federkraft abgehoben wird. Das Fluid wird aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
DE 10 2008 043 841 A1 offenbart ein Kugelventil, insbesondere ein
Hochdruckventil für Hochdruckpumpen von Brennstoffeinspritzanlagen, mit einer Ventilkugel und einer Ventilsitzfläche, wobei die Ventilkugel zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Zulauf und einem Ablauf mit der
Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Ventilkugel ist dabei mittels einer schraubenförmigen Rückstellfeder gegen die Ventilsitzfläche gedrängt.
Des Weiteren offenbart DE 10 2004 028 889 A1 eine Kolbenpumpe zur
Förderung von Hydraulikfluid, mit einem Zylinderelement, einem im
Zylinderelement hin- und herbewegbaren Kolben und einem Kolbenraum, in welchem das Hydraulikfluid mittels des Kolbens druckbeaufschlagbar ist. Ferner umfasst die Kolbenpumpe ein Auslassventil und ein schlitzgesteuertes
Einlassventil. Bei dem Auslassventil ist eine Ventilkugel als Schließkörper mittels einer scheibenförmigen Rückstellfeder gegen einen zugehörigen Ventilsitz gedrängt. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Ventil, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung ausgebildet ist und der eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, einem Ventilschließkörper, der auf der Vorderseite des Ventilsitzes zum wahlweisen Öffnen und Schließen der
Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Positionierungsmittel, das den
Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz hält, geschaffen, wobei das
Positionierungsmittel auf der Rückseite des Ventilsitzes angeordnet ist und durch die Ventilöffnung hindurch mit dem Ventilschließkörper verbunden ist. Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst vorzugsweise einen zylindrischen
Kolben, der in einem Innenraum eines Zylinders ein- und ausfahrbar gelagert ist. Im Innenraum des Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllten Druckbereich vorgesehen und abgedichtet. Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder wird in dem Druckbereich ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Beim Einfahren drängt der Kolben das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas und/oder auch eine Flüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glycolbasis.
Das Einlassventil und/oder Auslassventil ist vorteilhaft als ein
erfindungsgemäßes Ventil gestaltet. Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung, einen Ventilschließkörper und ein
Positionierungsmittel auf, welches den Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz hält. Der Ventilsitz umfasst eine Vorderseite und eine Rückseite, wobei der Ventilschließkörper auf der Vorderseite des Ventilsitzes und das
Positionierungsmittel auf der Rückseite des Ventilsitzes angeordnet sind. Der Ventilschließkörper und das Positionierungsmittel sind durch die Ventilöffnung kräfteübertragend miteinander verbunden. Unter der Rückseite des Ventilsitzes ist die Seite zu verstehen, auf der das Fluid in die Ventilöffnung hineinströmt und unter der Vorderseite die Seite, an der das Fluid aus der Ventilöffnung herausströmt. Während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder wird Fluid durch das
Einlassventil infolge des erzeugten Unterdrucks in den Druckbereich gesaugt. Dabei wird der Ventilschließkörper vom Ventilsitz über eine bestimmte Strecke abgehoben und das Fluid strömt durch die Ventilöffnung in den Druckbereich. Das Auslassventil ist während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder im Wesentlichen fluiddicht verschlossen.
Beim Einfahren des Kolbens in den Zylinder ist das Einlassventil geschlossen. Infolge des im Druckbereich erzeugten Drucks wird der Ventilschließkorper des Auslassventils abgehoben und die Ventilöffnung ist geöffnet. Fluid strömt sodann aus dem Druckbereich entlang des Auslassventils in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Erfindungsgemäß umfasst das Ventil ein Positionierungsmittel, das auf der Rückseite des Ventilsitzes angeordnet und durch die Ventilöffnung hindurch mit dem Ventilschließkorper verbunden ist. Dieses Positionierungsmittel positioniert den Ventilschließkorper auf dem Ventilsitz, das heißt das Positionierungsmittel führt während des Öffnens und Schließens des Ventils den Ventilschließkorper auf einer definierten Strecke. Während des Schließens des Ventils führt das Positionierungsmittel den Ventilschließkorper insbesondere auf eine vordefinierte Position auf dem Ventilsitz, wo der Ventilschließkorper mit dem Ventilsitz einen im Wesentlichen fluiddichten Verschluss bildet. Der Ventilschließkorper kann also frei - das heißt federlos - gelagert sein und wird mittels des durch die
Ventilöffnung ragenden Positionierungsmittels während des Schließvorgangs exakt auf den Dichtsitz geführt. Das erfindungsgemäße Ventil kann somit federlos ausgebildet sein.
Das Positionierungsmittel ist vorzugsweise derart gestaltet, dass auf einer Stirnseite des Ventilschließkörpers, die der Ventilöffnung zugewandt ist, ein länglich ausgebildeter Absatz bzw. Abschnitt angeordnet ist. Dieser längliche Absatz ist im Inneren der Ventilöffnung aufgenommen. Das Positionierungsmittel ist dabei von einer inneren Wandung der Ventilöffnung beabstandet und bewerkstelligt, dass das Fluid bei abgehobenen Ventilschließkorper zwischen der inneren Wandung der Ventilöffnung und einer äußeren Wandung des
Positionierungsmittels durch die Ventilöffnung hindurchströmen kann. Das Positionierungsmittel ist vorzugsweise mit dem Ventilschließkorper einstückig geformt.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Ventil zum einen einen guten fluiddichten Verschluss, das heißt ein leichtes und gutes Schließverhalten, gewährleistet und auch bei geringen Drücken schnell und exakt anspricht. Zum anderen ist das Positionierungsmittel bzw. der mit dem
Positionierungsmittel verbundene Ventilschließkorper kostengünstig herzustellen
und weist ein geringes Eigengewicht auf. Es ist ein neuartiges Ventil geschaffen, welches keine komplex zu montierende schraubenförmige Rückstellfeder erfordert, die in einem Ventilkäfig zu haltern ist. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils können die Produktionskosten gesenkt werden.
Ferner erfordert das erfindungsgemäße Ventil einen relativ kleinen Einbauraum, da eine schraubenförmige Rückstellfeder, die gewöhnlich auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist, entfällt. Der Bauraum ist optimal ausgenutzt.
Hierdurch kann insbesondere der Einbauraum für ein
Pulsationsdämpfungselement vergrößert werden, wodurch ein
Druckpulsationsniveau der Kolbenpumpe vermindert werden kann.
Das Positionierungsmittel positioniert den Ventilschließkorper bevorzugt in Richtung der Längserstreckung des Ventils bzw. in axialer Richtung.
Dem Positionierungsmittel kommt hierbei die Aufgabe zu, den
Ventilschließkorper axial zum Ventilsitz bzw. zur Ventilöffnung zu führen bzw. zu positionieren. Vorliegend weist das Positionierungsmittel insbesondere einen zylinderförmigen Absatz mit einem Begrenzungselement auf, das die Höhe des
Hubs des Ventilschließkörpers in axialer Richtung begrenzt. Beim Öffnen der Ventilöffnung, wenn der Ventilschließkorper vom Ventilsitz abgehoben wird, führt das Positionierungsmittel den Ventilschließkorper in Längsrichtung. Wenn der Ventilschließkorper um eine bestimmte Stecke vom Ventilsitz abgehoben ist, stößt das Begrenzungselement auf die Rückseite des Ventilsitzes und kommt dort zu liegen. Der Hub des Ventilschließkörpers wird auf diese Weise begrenzt, der Ventilschließkorper ist also wegbegrenzt. Es ist somit ein
Positionierungsmittel zur Verfügung gestellt, das eine definierte Hubbegrenzung gewährleistet, das heißt, die Position des Ventilschließkörpers in der
Offenstellung ist genau definiert.
Das Positionierungsmittel positioniert ferner den Ventilschließkorper vorteilhaft quer zur Längserstreckung des Ventils. Das Positionierungsmittel soll hierbei den Ventilschließkorper radial zum
Ventilsitz bzw. zur Ventilöffnung zu führen bzw. zu positionieren. Um den
Ventilschließkörper derart in radialer Richtung zum Ventilsitz bzw. zur
Ventilöffnung zu positionieren bzw. während des Hubs in der gewünschten radialen Positionierung zu halten, weist das Positionierungsmittel insbesondere einen zylinderförmigen Absatz auf, der relativ eng an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt. Wenn der Ventilschließkörper während des Öffnens des
Ventils vom Ventilsitz abgehoben wird, so führt das Positionierungsmittel den Ventilschließkörper, so dass dieser in radialer Richtung im Wesentlichen nicht verrutscht und während eines Schließvorgangs des Ventils wieder seine ursprüngliche Position einnimmt.
Das Positionierungsmittel umfasst ferner bevorzugt ein Einrastelement, das an der Rückseite des Ventilsitzes eingerastet ist.
Vorliegend ist das Einrastelement insbesondere in radialer Richtung elastisch ausgebildet und mit dem Positionierungsmittel vorzugsweise einstückig gebildet.
Der Ventilschließkörper ist also auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet und über das Positionierungsmittel, das durch die Ventilöffnung hindurchragt, mit dem Einrastelement verbunden. Das Einrastelement ist auf der Rückseite des Ventilsitzes, vorzugsweise lose, angeordnet. Der Ventilschließkörper ist somit nicht nur lediglich lose in die Ventilöffnung eingelegt, sondern dort verliersicher montiert. Der Ventilschließkörper kann somit mit dem Ventilsitz eine vormontierte Baugruppe bilden, die einfach während eines Zusammenfügeprozesses der hydraulischen Kolbenpumpe handhabbar ist. Das Einrastelement gewährleistet insbesondere, vorzugsweise über ein hinreichend lang ausgestaltetes
Positionierungsmittel, dass der Ventilschließkörper über einen vorbestimmten
Hub vom Ventilsitz abhebbar ist, ohne dass das Einrastelement diesen Hub behindert oder einschränkt. Das Einrastelement wirkt also vorzugsweise nicht als eine Rückstellfeder, die auf den Ventilschließkörper eine Zugkraft ausübt. Das Einrastelement ist insbesondere derart gestaltet, dass es auf der Rückseite des Ventilsitzes eingeklippst bzw. eingerastet ist. Hierzu umfasst das
Einrastelement bevorzugt zwei elastisch voneinander abgespreizte Schenkel. Wenn das Einrastelement am Ventilsitz montiert wird, so wird das Einrastelement von der Vorderseite des Ventilsitzes her durch die Ventilöffnung geschoben. Hierbei werden die elastisch ausgebildeten Schenkel zusammengedrückt. Wenn das Einrastelement auf der Rückseite des Ventilsitzes angeordnet ist, dann
klappen die Schenkel elastisch auf und rasten auf der Rückseite des Ventilsitzes ein. Der Ventilschließkörper wird verliersicher am Ventilsitz gehalten.
An der Rückseite des Ventilsitzes ist vorzugsweise ein Rückstellmittel, insbesondere eine Feder, angeordnet, das den Ventilschließkörper gegen den
Ventilsitz drängt.
Das Rückstellmittel, vorzugsweise in Form einer Rückstellfeder kann als ein länglich gestalteter Federdraht oder auch als eine eben gewundene Biegefeder, wie ein Federring bzw. Federteller, eine Blattfeder oder auch eine Spiralfeder, gestaltet sein. Die Blattfeder besteht bevorzugt aus einem flachen Metallband oder Metalldraht, der bogenförmig vorgespannt ist. Die Spiralfeder ist
vorzugsweise aus einem in einer Ebene spiralförmig aufgewickelten Metallband oder Metalldraht gefertigt. Eine Spiralfeder oder auch ein Federring sind besonders einfach im Ventil zu montieren. Die Rückstellfeder besteht bevorzugt aus einem Federstahl, wie etwa aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Das Rückstellmittel drängt den Ventilschließkörper mit einer definierten Spannkraft von der Rückseite des Ventilsitzes her gegen die Vorderseite des Ventilsitzes, so dass im geschlossenen Zustand des Ventils die Ventilöffnung im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist. Mittels dieser Weiterbildung wird ein so genanntes Feder-Masse optimiertes Ventil geschaffen, das lediglich einen geringen
Einbauraum erfordert und den Ventilschließkörper derart mit einer Rückstell kraft beaufschlagt, dass dieser schnell schließt.
Das Rückstellmittel ist bevorzugt zwischen dem Positionierungsmittel und der Rückseite des Ventilsitzes eingespannt.
Das Rückstellmittel, vorzugsweise in Form einer Rückstellfeder, ist insbesondere mittels eines Festlagers oder einer festen Einspannung ortsfest am
Positionierungsmittel gehalten. Mit einem Außenbereich des Rückstellmittels liegt dieses an der Rückseite des Ventilsitzes vorgespannt an. Das Rückstellmittel übt somit über das Positionierungsmittel auf den Ventilschließkörper eine Zugkraft aus; der Ventilschließkörper wird gegen die Vorderseite des Ventilsitzes gedrängt.
Wenn ein Sog bzw. Druck am Ventilschließkörper anliegt, der größer ist als die Rückstellkraft des Rückstellmittels, so deformiert sich das Rückstellmittel während des Abhebens des Ventilschließkörpers vom Ventilsitz entsprechend des zurückgelegten Wegs des Ventilschließkörpers.
Der Ventilschließkörper ist vorzugsweise plattenförmig oder kalottenförmig gestaltet.
Ein derartiges Ventil stellt einen plattenförmigen Ventilschließkörper zur Verfügung, der im Vergleich zu einem kugelförmigen Ventilschließkörper eine relativ geringe Höhe bzw. Dimension aufweist. Aufgrund der geringeren Höhe eines solchen Ventilschließkörpers kann ein Einlass- und/oder Auslassventil geschaffen werden, das ein sehr geringes Totvolumen aufweist, wodurch der Wirkungsgrad der hydraulischen Kolbenpumpe gesteigert wird.
Der Ventilschließkörper kann auch wahlweise als eine Kalotte, insbesondere Kugelkalotte, das heißt als ein bestimmtes Kugelsegment bzw. ein bestimmter Kugelabschnitt, als eine Halbkugel oder auch als ein Kegel gestaltet sein. Der Ventilschließkörper und das Positionierungsmittel sind bevorzugt einstückig als ein Spritzgussteil gestaltet.
Eine derartige Weiterbildung stellt eine so genannte Ventilschließkörper- Positionierungsmittel-Einheit zur Verfügung, die als ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil gebildet ist. Eine solche spritzgegossene Kunststoffeinheit kann aufgrund ihrer Form besonders gut vorwärts auf einen Ventilsitz und in eine hydraulische Kolbenpumpe montiert werden, sie ist also im Herstellungsprozess einfach mit weiten Bauteilen zusammenzufügen. Zudem ist ein solches Ventil robust und kostengünstig herstellbar.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines
erfindungsgemäßen Ventils geschaffen, das folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Ventilsitzes mit einer Vorder- und einer Rückseite, wobei in dem Ventilsitz eine Ventilöffnung ausgebildet ist,
- Bereitstellen einer Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit, umfassend einen Ventilschließkörper und ein Positionierungsmittel, und
- Einführen des Positionierungsmittels der Ventilschließkörper- Positionierungsmittel-Einheit von der Vorderseite des Ventilsitzes her in die Ventilöffnung bis das Positionierungsmittel auf der Rückseite des Ventilsitzes und der Ventilschließkörper auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist.
Zunächst wird ein Ventilsitz bereitgestellt. Der Ventilsitz ist von einer
Ventilöffnung durchbrochen und weist eine Vorder- und eine Rückseite auf. Ferner wird eine Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit bereitgestellt. Diese Einheit umfasst einen Ventilschließkörper zum wahlweisen Öffnen und Verschließen der Ventilöffnung sowie ein Positionierungsmittel mit vorzugsweise einem länglich ausgebildeten Absatz gemäß den oben erläuterten Merkmalen. Der Ventilschließkörper und das Positionierungsmittel sind vorzugsweise einstückig gebildet. Der Ventilsitz und die Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit können mittels einer so genannten„Vorwärtsmontage" zu einem Ventil zusammengefügt werden. Während dieser so genannten„Vorwärtsmontage" wird die
Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit mit dem Positionierungsmittel voran, und zwar von der Vorderseite des Ventilsitzes her, in die Ventilöffnung geschoben bzw. eingeführt bis das Positionierungsmittel von der Ventilöffnung aufgenommen ist und auf der Rückseite des Ventilsitzes herausragt.
Wenn das Positionierungsmittel ein Einrastelement umfasst, so wird das
Einrastelement beim Einführen in die Ventilöffnung gestaucht bzw. zusammen gedrückt. Wenn die Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit weit genug in die Ventilöffnung geschoben ist, so klappt das Einrastelement infolge seiner Elastizität auf und rastet auf der Rückseite des Ventilsitzes ein bzw. verhakt die Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit auf der Rückseite des
Ventilsitzes. Der Ventilschließkörper ist verliersicher am Ventilsitz gehaltert.
Des Weiteren ist die Aufgabe gemäß der Erfindung mittels einer hydraulischen Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gelöst.
Die erfindungsgemäße hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder und einen in dem Zylinder ein- und ausfahrbar gelagerten Kolben. Im Innenraum des
Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllter Druckbereich gebildet. Beim Ausfahren
des Kolbens aus dem Zylinder wird in dem Druckbereich ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Beim Einfahren drängt der Kolben hingegen das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Das Einlass- und/oder Auslassventil ist in vorteilhafterweise als ein
erfindungsgemäßes Ventil gemäß den oben genannten Merkmalen und Vorteilen gestaltet. Ein solches Ventil gewährleistet zum einen eine hohe Robustheit und ein gutes Abdichtverhalten. Zum anderen ist ein derartiges Ventil kostengünstig herstellbar und einfach in die hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren.
Insbesondere erfordert das erfindungsgemäße Positionierungsmittel lediglich einen geringen Einbauraum; eine relativ große schraubenförmige Rückstellfeder gemäß dem Stand der Technik, die auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist, kann zudem entfallen. Hierdurch kann beispielsweise einem in der Kolbenpumpe vorgesehenen Pulsationsdämpfungselement mehr
Einbauraum zur Verfügung gestellt werden, was zu einem verbesserten
Dämpfungsverhalten der hydraulischen Kolbenpumpe führt.
Schließlich ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kolbenpumpe zur Verfügung gestellt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbremssystem umfasst eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gemäß den oben erläuterten Merkmalen und Vorteilen.
Ein derartiges Fahrzeugbremssystem kann beispielsweise ein Anti-Blockier- System (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (TCS - traction control System), ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) oder auch ein
elektrohydraulisches Bremssystem (EHB) sein. Bei solchen Systemen ist es insbesondere von Vorteil, wenn die hydraulischen Kolbenpumpen robuste und gleichzeitig kostengünstig herzustellende Ventile aufweisen, die eine hohe Dichtigkeit gewährleisten und eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung zur Verfügung stellen. Insbesondere erweist sich ein geringes Druckpulsationsniveau von Vorteil.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Ventils,
Fig. 2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Ventils mit einer Rückstellfeder,
Fig. 3 eine Ansicht III gemäß Fig. 2 der Rückstellfeder und
Fig. 4 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Ventils.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 , 3 und 4 zeigen je ein Ventil 10 einer weiter nicht dargestellten
hydraulischen Kolbenpumpe eines Fahrzeugbremssystems. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilsitz 12, in dem eine kreisförmige Ventilöffnung 14
ausgebildet ist. Ferner umfasst das Ventil 10 eine Ventilschließkörper- Positionierungsmittel-Einheit 16, die aus einem plattenförmigen
Ventilschließkörper 18 und einem Positionierungsmittel 20 einstückig als
Kunststoff-Spritzgussteil geformt ist. Dem Positionierungsmittel 20 ist vorliegend ein Einrastelement 22 einstückig angeformt.
Der Ventilsitz 12 weist eine Vorderseite 24 und eine Rückseite 26 auf, wobei die Vorderseite 24 als die Seite definiert ist, auf der das Fluid, im Vorliegenden eine Bremsflüssigkeit, in die Ventilöffnung 14 hineinströmt, und die Rückseite 26 als die Seite, auf der das Fluid aus der Ventilöffnung 14 herausströmt.
Gemäß Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Ventil 10 als ein Auslassventil der hydraulischen Kolbenpumpe gestaltet, es kann jedoch auch als ein Einlassventil vorliegen. Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst ferner einen in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben, der mittels eines Exzenters angetrieben wird. Wenn der Kolben aus dem Zylinder herausfährt, so wird in einem Druckbereich im Inneren des Zylinders ein Unterdruck erzeugt. Wenn dieser Unterdruck größer ist als die Trägheit des Ventilschließkörpers 18, dann wird der Ventilschließkörper
18 vom Ventilsitz 12 abgehoben und Fluid strömt von einem Fluideinlass durch die Ventilöffnung 14 in den Druckbereich. Beim Hinfahren des Kolbens in den Zylinder wird das Fluid im Druckbereich druckbeaufschlagt und gegen den Ventilschließkorper 18 des Auslassventils 10 gedrängt. Wenn der auf den Ventilschließkorper 18 ausgeübte Druck größer ist als die Trägheit des
Ventilschließkörpers 18, so wird der Ventilschließkorper 16 vom Ventilsitz 12 abgehoben und das Fluid in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit geleitet. Der Ventilschließkorper 18 ist zum wahlweisen Öffnen und Schließen der
Ventilöffnung 14 auf der Vorderseite 24 des Ventilsitzes 12 angeordnet. Der Bereich, in dem der Ventilschließkorper 18 im geschlossenen Zustand des Ventils 10 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt, bildet eine Dichtfläche 29, die einen im Wesentlichen fluiddichten Verschluss gewährleistet.
Das Positionierungsmittel 20 ist als ein zylinderförmiger Absatz 20 gebildet, der an der der Ventilöffnung 14 zugewandten Seite des Ventilschließkörpers 18 ansetzt und im Inneren der Ventilöffnung 14 aufgenommen ist. Das
Positionierungsmittel 20 ragt durch die Ventilöffnung 14 auf der Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 mit einem Ende 28 heraus. An diesem Ende 28 ist das
Einrastelement 22 angeformt. Das Positionierungsmittel 20 ist also auf der Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 angeordnet und mit dem Ventilschließkorper 18 durch die Ventilöffnung 14 verbunden. Das Positionierungsmittel 20 ist in der Ventilöffnung 14 derart aufgenommen, dass es mit seiner äußeren Wandung 30 von einer inneren Wandung 32 der Ventilöffnung 14 beabstandet ist. Wenn der Ventilschließkorper 18 von dem Ventilsitz 12 abgehoben wird, dann strömt das Fluid zwischen der äußeren Wandung 30 des Positionierungsmittel 20 und der inneren Wandung 32 der Ventilöffnung 14 durch das Ventil 10.
Während des Öffnens und Schließens des Ventils 10 hält das
Positionierungsmittel 20 den Ventilschließkorper 18 relativ zum Ventilsitz 12, und zwar in axialer und radialer Richtung zum Ventilsitz 12 bzw. zur Ventilöffnung 14. Der Ventilschließkorper 18 wird auf einer definierten Strecke geführt. Das
Positionierungsmittel 20 positioniert den Ventilschließkorper 18 insbesondere auf
der Dichtfläche 29, wenn das Ventil 10 geschlossen wird. Der Ventilschließkorper 18 kann also frei gelagert, das heißt federlos ausgebildet sein. Gemäß Fig. 1 erfolgt eine Hubbegrenzung während des Abhebens des Ventilschließkörpers 18 vom Ventilsitz 12 mittels eines Absatzes 36, der innerhalb eines Ventildeckels 38 des Auslassventils 10 gebildet ist und gegen den der Ventilschließkorper 18 mit einem Abschnitt seiner Stirnfläche stößt.
Die Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit 16 mit dem Einrastelement 22 bildet eine Baugruppe, die auf eine einfache Art und Weise mit dem Ventilsitz 12 zusammenfügbar ist. Die Einheit 16 wird von der Vorderseite 24 des
Ventilsitzes 12 her in die Ventilöffnung 14 geschoben, und zwar mit dem Ende des Einrastelements 22 voran. Dabei werden zwei zueinander elastisch ausgebildete Schenkel 34 des Einrastelements 22 zusammengedrückt. Wenn das Einrastelement 22 auf der Rückseite 36 des Ventilsitzes 12 angeordnet ist, dann klappen die Schenkel 34 wieder auseinander und rasten auf der Rückseite
26 des Ventilsitzes 12 ein. Die Ventilschließkörper-Positionierungsmittel-Einheit 16 ist sodann verliersicher am Ventilsitz 12 montiert.
In den Fig. 2 und 4 ist je ein Ventil 10 gemäß Fig. 1 veranschaulicht, dem ein Rückstellmittel in Form einer Rückstellfeder 40 zugeordnet ist. Gemäß Fig. 2 und
3 ist die Rückstellfeder 40 als ein Federteller und gemäß Fig. 4 als eine
Spiralfeder ausgebildet. Diese Art von Rückstellfedern 40 sind besonders einfach in ein erfindungsgemäßes Ventil 10 zu integrieren.
Die Rückstellfeder 40 ist gemäß den Fig. 2 bis 4 auf der Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 angeordnet und beaufschlagt den Ventilschließkorper 18 mit einer Rückstellkraft, nämlich mit einer Zugkraft, und drängt somit den
Ventilschließkorper 18 gegen die Vorderseite 24 des Ventilsitzes 12. Die
Rückstellfeder 40 ist hierbei zwischen dem Positionierungsmittel 20 und der Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 eingespannt.
Wenn der vom Fluid ausgeübte Druck bzw. Sog größer ist als die Rückstell kraft der Rückstellfeder 40 und der Ventilschließkorper 18 vom Ventilsitz 12 abgehoben wird, so wird die Rückstellfeder 40 deformiert. Ein äußerer Bereich 46 der Rückstellfeder 40 drückt dabei gegen die Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 und ein Mittelbereich 48, der ortsfest mit dem Positionierungsmittel 20 verbunden
ist, wird um einen durch die Spannkraft der Rückstellfeder 40 definierten Hub verschoben. Während des Abhebens des Ventilschließkörpers 18 vom Ventilsitz 12 verformt sich also die Rückstellfeder 40 entsprechend der zurückgelegten Strecke des Ventilschließkörpers 18. Das derartige Rückstellmittel ist
raumsparend im Ventil 10 integriert. Die Hubbegrenzung kann vorliegend auch mittels des Einrastelements 22 erfolgen, nämlich wenn dieses gegen die
Rückseite 26 des Ventilsitzes 12 stößt.
Es ist somit ein kostengünstiges und robustes Ventil 10 geschaffen, das eine gute Dichtwirkung bei einem leichten und schnellen Schließverhalten
gewährleistet und einfach in eine hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren ist.
Da auf der Vorderseite 24 des Ventilsitzes 12 keine schraubenförmige
Rückstellfeder anzuordnen ist, weist das Ventil 10 geringe Dimensionen auf. Der
Einbauraum ist minimiert. Hierdurch kann einem Pulsationsdämpfungselement in der hydraulischen Kolbenpumpe ein größerer Einbauraum zur Verfügung gestellt werden, wodurch das Pulsationsniveau der Kolbenpumpe vermindert werden kann.
Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Plattenventil 10 veranschaulicht, da ein solches Ventil 10 ein geringes Totvolumen in der Kolbenpumpe gewährleistet. Es sind jedoch auch andere Ventilgeometrien denkbar, wie etwa Kalotten-, Halbkugel- oder Kegelventile.